Nos últimos 15 anos, a gigante do design de chips Arm tem feito uma grande jornada dentro do espaço de infraestrutura, disse Mohamed Awad, vice-presidente sênior e gerente geral do negócio de infraestrutura da Arm, à DCD.

O que começou como uma joint venture entre a Acorn Computers, a Apple e a NXP Semiconductors, a Arm – sigla de Advanced RISC Machines – nasceu oficialmente em 1990, com a empresa começando a licenciar seu IP de processador em 1993.

Uma aquisição de 32 bilhões de dólares (173 bilhões de reais) pelo SoftBank ocorreu em 2016, com a Arm, com sede em Cambridge, sendo retirada da Bolsa de Valores de Londres. Tornou-se público novamente em 2023, embora o SoftBank continue sendo seu maior acionista.

Quando se trata de arquitetura de chips, a Arm agora domina o mercado, mas nem sempre foi assim. Tradicionalmente, a Intel tinha o mercado de servidores tomado com seus chips x86, mas, à medida que os hiperescalas procuram cada vez mais desenvolver suas próprias CPUs, a oferta da Arm cresceu em popularidade, pois permite que as empresas projetem um chip que pode ser personalizado para atender às suas necessidades exatas.

O foco inicial da Arm era oferecer soluções de computação de uso geral e garantir que seu software permitisse uma implantação sem atrito, mas em 2018, a empresa mudou o foco, lançando suas CPUs baseadas em Neoverse.

Projetado especificamente para casos de uso de data center, Edge e HPC, o Neoverse permitiu que a Arm deixasse de simplesmente fornecer os blocos de construção básicos para soluções de infraestrutura – ou oferecer núcleos que foram projetados para alguma outra finalidade, como dispositivos móveis, mas que poderiam ser reunidos em um sistema em chip (SOC) – para desenvolver tecnologia específica para infraestrutura.

A Arm divide sua oferta Neoverse em três grupos separados, mas Awad diz que a linha de produtos pode ser dividida principalmente em duas linhas principais de produtos: a série V, que se concentra em computação de uso geral de alto desempenho, e a série N, que se concentra no mercado de servidores. A empresa também oferece uma série E para computação Edge.

A série V da Arm – especificamente V2 – é o que AWS Graviton Four, Google, Axion e Nvidia Grace são baseados, enquanto o chip da Microsoft Cobalt é um produto da série N.

Enquanto Awad brinca que a IA está tirando "muito oxigênio da sala" no momento, ele diz que o HPC ainda está "trabalhando" e a Arm continua a ver um pouco de tração com essas cargas de trabalho.

"A série V é muito popular no espaço HPC, e Graviton, Grace e Axion são todos baseados na série V2, enquanto eu acho que a série N também é popular, mas mais com cargas de trabalho do tipo nuvem ou casos de uso de rede", diz Awad. "Nossa série N tem mais foco na eficiência. É ótimo para cargas de trabalho em que você tem muitas cargas de trabalho paralelas acontecendo simultaneamente".

Quando se trata da série N, embora o foco esteja frequentemente no mercado de servidores – "quando você fala sobre data centers, é certamente uma parte muito importante da história" – Awad observa que em todo o setor houve uma série de transformações com outras partes componentes nos últimos anos que viram a conversa deixar de ser focada apenas em computação, particularmente porque produtos como DPUs entraram no mercado e forçaram mudanças em áreas como rede como resultado dos desafios de conectividade associados a eles.

Quando se trata da série N, embora o foco esteja frequentemente no mercado de servidores – "quando você fala sobre data centers, é certamente uma parte muito importante da história" – Awad observa que em todo o setor houve uma série de transformações com outras partes componentes nos últimos anos que viram a conversa deixar de ser focada apenas em computação, particularmente porque produtos como DPUs entraram no mercado e forçaram mudanças em áreas como rede como resultado dos desafios de conectividade associados a eles.

"A rede está evoluindo, o armazenamento está mudando de maneira significativa, até mesmo as estações base sem fio estão mudando, então, do ponto de vista da infraestrutura, garantimos que nossos produtos da Série N e da Série V existam em todo esse espectro", diz Awad.

"Cada vez mais o ecossistema ou a infraestrutura está se movendo - e essa tem sido uma transição que vem acontecendo há uma década - para um tipo de infraestrutura definida por software que tem um nível de semelhança em toda a malha de computação".

Consequentemente, quando se trata de arquitetura, Awad diz que entender essas mudanças é incrivelmente importante porque as organizações desejam cada vez mais adicionar aceleração em toda a malha, seja em rede, armazenamento ou servidores, para se permitirem acompanhar.

Mudando o jogo

Quando o Neoverse foi lançado pela primeira vez, Awad diz que se tratava de permitir que as empresas aproveitassem a herança de desempenho e eficiência da Arm para fornecer ganhos imediatos de TCO dentro do contexto de um ecossistema de software que "não era perfeito há cinco ou seis anos, mas era bom o suficiente para eles começarem".

No entanto, nos últimos dois anos, a Arm decidiu que queria ir além de apenas fornecer uma licença arquitetônica que ainda exigiria muito trabalho e investimento para construir algo, e evoluiu a Neoverse para atender às necessidades em constante mudança de seus clientes.

"Em primeiro lugar, decidimos dizer: 'ok, vamos entregar a CPU e a interconexão, e você pode juntá-las'", diz Awad. "Isso é muito menos trabalho do que apenas entregar uma especificação arquitetônica, mas sabíamos que ainda exigia uma quantidade significativa de trabalho”.

"Em seguida, adotamos essa abordagem para computar subsistemas, onde realmente pegamos as CPUs e a interconexão e as costuramos nós mesmos. Isso significa que podemos entregar um subsistema integrado e verificado que pode ser personalizado rapidamente para casos de uso específicos, permitindo que você otimize o silício em torno de seu data center sem enormes investimentos”.

"Isso foi um divisor de águas, e você pode ver isso com empresas como o Microsoft Cobalt, onde, muito rapidamente, a equipe conseguiu aparecer com uma solução e um mercado aproveitando nossos subsistemas de computação".

Como resultado, do ponto de vista de Awad, os últimos cinco anos foram "nada menos que incríveis".

Ele diz: "Começou com a AWS, com o Graviton, mas hoje, todos os grandes hiperescalas, seja o Google, a Microsoft ou a OCI, estão construindo ou implantando silício baseado no Arm de alguma forma".

Awad diz que, atualmente, a AWS tem dezenas de milhares de clientes rodando no Graviton, observando que mais de 50% da computação implantada pela empresa nos últimos dois anos foi baseada em Arm. Ele diz que, embora haja uma série de razões diferentes para isso, é a eficiência de energia da Arm e a baixa barreira à entrada - "simplificando o que é preciso para construir silício" - que realmente a diferencia.

"O mundo, avançando, é realmente um mundo de nível de sistemas, e se você está falando sobre um desses hiperescalas, ou você está falando sobre um fornecedor de tecnologia como a Nvidia, [tudo o que eles estão construindo] é baseado no Arm porque [com cargas de trabalho de IA] a carga de trabalho primária começa na CPU e é então descarregada no acelerador, seja ela doméstica ou não”.

"Na verdade, é uma posição muito interessante em que estamos. Passamos de 15 anos atrás, tentando acompanhar as cargas de trabalho modernas, para agora, em muitos casos, ver essas principais cargas de trabalho de IA sendo otimizadas para o Arm primeiro... que é um ótimo lugar para se estar".

A próxima grande novidade em silício

Quando se trata de enfrentar os principais desafios enfrentados pelos data centers de hoje – em particular os data centers de IA – Awad diz que a linha entre potência e desempenho tornou-se "tão tênue", dada a escala em que alguns dos sistemas de IA estão operando.

"Os dois andam de mãos dadas... Se você tem energia ilimitada, pode ter desempenho ilimitado, é apenas sobre a quantidade de silício que você deseja jogar nele”.

"A realidade é ... Potência é igual a desempenho no final do dia. No entanto, no momento, a sede de desempenho é tão grande que não é como se economizar energia realmente significasse consumir menos energia, significa apenas adicionar mais computação. Esse é o mundo em que vivemos hoje”.

"Agora, isso vai mudar em algum momento, mas hoje, trata-se apenas de obter o máximo de computação possível, então, onde quer que você possa economizar energia, isso se torna incrivelmente importante. E, francamente, derrubar as barreiras para que você possa enfiar mais desempenho em um determinado envelope de energia, é disso que se trata".

E do ponto de vista da Arm, essas são todas as coisas que você simplesmente não pode fazer com o silício pronto para uso.

"A infraestrutura em si está evoluindo de maneira maciça agora, seja IA ou não, e cada vez mais desses grandes hiperescalas estão olhando para sua infraestrutura de data center que, em geral, tem sido uma mercadoria de uso geral, arquiteturas legadas ou CPUs prontas para uso, e perceberam que, embora isso costumava ser bom o suficiente, não é mais”.

"Em vez disso, trata-se de garantir que tudo seja otimizado, pois essa é a única maneira de obter o tipo de eficiência de que precisam ou escalar para o nível de desempenho que desejam".

Em 2025, a maior parte do investimento em infraestrutura está vinculada a um número muito pequeno de fornecedores de tecnologia, a maioria dos quais está trabalhando com a Arm no que Awad descreve como uma "maneira significativa". Ele argumenta que isso se deve ao fato de que, quando se trata de fornecer níveis cada vez maiores de computação no ambiente com restrição de energia de hoje, ter silício personalizável projetado em torno de seu data center ou pilha de software, ao contrário de uma década atrás, onde você "pegaria tudo o que eu tinha da prateleira e apenas tentaria remendar algo, o que tecnicamente funciona, mas certamente não será tão eficiente".

Awad diz que o sistema Grace Hopper da Nvidia é um dos melhores exemplos disso. Onde, historicamente, várias GPUs seriam colocadas em um barramento PCIe e conectadas a um processador x86 de uso geral "que funciona, mas você está limitado em termos de memória à qual tem acesso e a conectividade entre esses dispositivos com base nessa interface PCIe", Grace Hopper e, por extensão, Grace Blackwell, cria um domínio de memória coerente entre a CPU e os aceleradores, fornecendo um link de velocidade muito maior entre esses dois dispositivos.

Para a miríade de empresas que surgiram nos últimos anos, professando o desejo de enfrentar as empresas estabelecidas e fazer "a próxima coisa incrível com o silício", Awad diz que há três coisas que diferenciam a Arm: o desempenho e a eficiência de seus projetos, fazendo parte de um amplo ecossistema que as pessoas podem facilmente aproveitar, e fornecer aos clientes a liberdade de personalizar e aumentar o hardware com recursos como aceleração, interfaces ou conectividade.

Ele acrescenta que o sucesso da empresa perdurou por causa de sua reputação de trabalhar com tantos hiperescalas, fazendo com que novos clientes se sintam seguros de que o que a Arm tem a oferecer estará aqui a longo prazo, já que tantos grandes nomes apostaram tudo na construção de hardware com base em seu IP.

No entanto, embora Awad reconheça que a inovação leva tempo, ele diz que a indústria já está começando a vê-la emergir, em grande parte impulsionada pela promessa de ter uma infraestrutura otimizada desde o ponto em que os dados são integrados até o data center.

"O sonho é chegar ao ponto em que as cargas de trabalho migrem facilmente de uma extremidade dessa infraestrutura para a outra, com base em onde ela pode ser processada com mais eficiência ou onde existe capacidade de computação", diz ele. "Esse nível de sofisticação só vai acontecer com a IA”.

"Estamos marchando em direção a isso. Não estou dizendo que isso vai acontecer em 2025, mas certamente é para onde o mundo vai se dirigir a longo prazo, e é a única maneira de realmente trazer os níveis necessários de eficiência e desempenho de cada grama de computação, porque no final do dia, a tecnologia que está ociosa não está fazendo nenhum favor ao dinheiro".

Essa matéria foi publicada pela primeira vez no DCD AI Hardware Supplement. Registre-se aqui para ler o suplemento gratuitamente.